[实用新型]一种体声波谐振器及滤波器

说明书

本实用新型公开了一种体声波谐振器，从下至上依次分布外延衬底、键合层、支撑层、底电极、压电薄膜、顶电极与介质层；压电薄膜的上表面还设有与顶电极位置不重合的电容下电极，介质层包覆于电容下电极的外表面，且顶电极的上表面显露于介质层；在介质层的上表面设有电容上电极，电容下电极与电容上电极的正投影重合。本实用新型公开了一种滤波器，包括多个体声波谐振器与基板、射频电容元件，且体声波谐振器平面排布于基板，且至少其中两个体声波谐振器串联，两个体声波谐振器并联，并联的体声波谐振器的顶电极上表面设有加厚层；射频电容元件连接体声波谐振器。本实用新型提高滤波器的带外抑制特性，减少外接电路引入的性能损耗。

技术领域

本实用新型涉及薄膜体声波谐振滤波器技术领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振滤波器。

背景技术

射频信号处理转接传递收发是5G时代信息通讯领域最为重要的一环，构建低延迟、高带宽、高可靠性的信号传输系统极为重要，其基础在于底层的信号器件，滤波器就是其中的一个关键部件。

薄膜体声波谐振滤波器的具体结构为上电容下电极层与压电薄膜共同构建形成的三明治结构。利用压电薄膜的压电特性，通过上电容下电极对压电薄膜施加一个交变电压于两端电极时，压电效应使压电薄膜产生机械振动。FBAR滤波器中应用的为逆压电效应。当对材料施加电场时材料会产生机械形变，当施加的电场为交变电场时，就将产生机械振动。FBAR谐振器中的压电薄膜在上电容下电极的交变电场下会产生机械振动，而压电薄膜的厚度是一定的，只有特定频率的信号引起的振动声波才能在压电薄膜中产生驻波，此时的信号频率被称为FBAR谐振器的谐振频率。

主流的空腔型FBAR滤波器是通过多个FBAR谐振器进行串联与并联形成拓扑结构，但是这种方式在构成高阶滤波器以及高频滤波器时存在插入损耗大，带外抑制差等问题。如何通过易于加工制备的射频电容部件协调带内插入损耗与带外抑制的关系，是制备FBAR滤波器的关键所在。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种体声波谐振器及其滤波器，提高体声波谐振滤波器的带外抑制特性，减少外接电路引入的性能损耗。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种体声波谐振器，包括从下至上依次分布外延衬底、键合层、支撑层、底电极、压电薄膜、顶电极与介质层；所述压电薄膜的上表面与下表面分别连接有相对的顶电极与底电极，所述顶电极、压电薄膜与底电极构成三明治结构，且所述外延衬底与键合层、底电极围成空气隙结构；所述压电薄膜的上表面还设有与所述顶电极位置不重合的电容下电极，所述介质层包覆于电容下电极的外表面，且所述顶电极的上表面显露于所述介质层；在所述介质层的上表面设有电容上电极，所述电容下电极与所述电容上电极的正投影重合。

进一步地，所述键合层与所述压电薄膜之间还设有填平层，所述填平层位于底电极的外侧，所述填平层的与所述底电极厚度相同。

进一步地，所述底电极与顶电极、电容上电极与电容下电极均为金属材料，且所述金属材料包括铂Pt、钼Mo、钛Ti、铝Al、金Au中的一种或以上，所述压电薄膜为氮化铝AlN；所述键合层、介质层为二氧化硅SiO₂。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种滤波器，包括多个如上所述的体声波谐振器与基板、射频电容元件，且所述体声波谐振器平面排布于基板，且至少其中两个所述体声波谐振器串联，至少其中两个所述体声波谐振器并联，且并联的体声波谐振器的顶电极上表面设有加厚层；所述射频电容元件连接所述体声波谐振器。

进一步地，所述射频电容元件包括补偿电容通路与射频电容，所述补偿电容通路包括电容上电极、电容下电极、介质层，且所述电容上电极与并联的体声波谐振器的底电极连接。